CN108803071A - 装配装置及其方法 - Google Patents

Abstract

用于装配光学模块的装配装置具有被驱动以向上和向下移动，以便将透镜装配到筒中的筒支撑器，将不同的阶段的力施加到筒支撑架上。此外，可以收集测试图像以进一步调整筒和支撑器，其可以是具有相机的行动电话或其他的组件。

Description

装配装置及其方法

技术领域

本发明涉及一种装配装置及其方法，更具体地涉及用于装配光学部件的装配装置和方法。

背景技术

当相机出现在各种电子设备上时，需要精确地装配相机的光学元件。通常，使用一个筒支撑多个透镜。透镜镜筒安装在支架上，并提供图像感应器通过镜筒接收图像。重要的是将多个透镜装配到所述镜筒中，并且对于将镜筒精确装配到相应的支架上。

发明内容

根据本发明的实施例，装配装置被设计用来装配光学模块。所述光学模块包括容纳多个透镜的镜筒。为了限制不必要的随机光，可能会在镜筒之间放置像SOMA这样的遮光组件。

装配装置可以包括一透镜收集器和一镜筒支撑器。

所述透镜收集器设计用于从托盘板获取透镜以装配至所述镜筒。当镜筒需要安装多个镜筒时，在一个装配装置中可能存在多个透镜收集器。此外，可以有两个或更多组这样的设计用于同时间装配两个或更多个镜筒。

所述透镜收集器将透镜移动到镜筒支撑器上方。然后，所述镜筒支撑器设计中有一个定位驱动器，用于向上移动镜筒，以与由镜片驱动的受控强度和位置契合。

在一些实施例中，当所述镜筒支撑器被控制向上移动以与透镜接合时，存在依次发生的引入阶段和主要装配阶段。在所述引入阶段，通过所述定位驱动器将第一力施加到所述镜筒支撑器。在所述主要装配阶段，通过所述定位驱动器将第二力施加到所述镜筒支撑器。第一力比第二力小。例如，在所述引入阶段，力可以为300g/cm²，而在主要装配阶段，力可以是2000g/cm²～3000g/cm²。

为了提供精确的控制效果，所述定位驱动器可以包括具有相应的驱动机制的伺服电动机，像一系列具有滚珠的连杆，用于驱动镜筒支撑器以一个具有控制的速度和力，向上或向下移动。使用光学测量装置，这种定位驱动器可以在0.01mm的精度水平内进行控制。

在某些情况下，当透镜收集器未完全对准镜筒架时。例如，由透镜收集器支撑的透镜表面不平行于镜筒的表面。在这种情况下，当透镜插入镜筒时，透镜和镜筒之间可能产生倾斜角度。为了使装配上更加可靠，所述镜筒支撑器可以向下移动一定距离，旋转角度，然后再次接合透镜。通过以一定角度改变镜筒体然后在其上施加力，可以更可靠地装配透镜。这种方法可以被采用多于一次。换句话说，镜筒支撑器可以以多个角度旋转，用于与多个角度依序地与筒体接合。为了防止损坏，在更换另一个角度之前，支撑架可能向下移动，以再次与所述透镜契合。

如上所述，可以在镜筒支撑器上设置测量装置，以测量镜筒支撑器的移动距离。当多个透镜和其他部件一个接一个地堆叠成一个筒体时，每个操作可对应于测量的距离。通过计算多个测量距离，可以获得透镜的相对距离。这样的结果可以反馈到镜筒支撑器的控制。换句话说，例如：通过给予附加力按压于镜筒或透镜上。如果有可能的话，存在任何不希望产生的错误都可以被调整。

在其他情况下，透镜收集器可以具有相对于镜筒支撑器调节相对角度的调节装置。例如，可以应用于调整透镜收集器角度的几个调节螺钉。操作员可以调整这些调节螺钉，以确保透镜收集器能更好地对准镜筒支撑器。

在一些情况下，可以首先使用准直器与镜筒支撑器对准，然后对准的准直器进一步用于调整透镜收集器的调节装置，用于对准透镜收集器和镜筒支撑器之间的相对角度。这种准直器具有发光源以在准直器内发射可移动的光线，然更进一步地移动到相对应的光学部件。例如，一面镜子，在被引导到感应器之前，如果准直器完全平行于与光学部件放置的镜架，则感应器接收透射光。否则，准直器会被调节至一个角度，直到准直器与镜筒支撑器对准。在准直器与镜筒支撑器对准之后，会调整透镜收集器以与准直器对准，间接地确保透镜收集器与镜筒支撑器对准。

此外，为了确保透镜的中心与镜筒对准，并且还可以将其他透镜插入镜筒中，可能有一个或一个以上的推杆。每个推动杆可以由弹簧推动的两个收集部件制成。两个收集部件夹住一个透镜，并且具有不同力以使它们的弹簧以不同的力推动透镜。而这将会使透镜与透镜收集器末端的边缘对齐。当所有透镜与对应的透镜收集器的边缘对准时，这些透镜也彼此对准，因此可以在这种条件下调节镜筒支撑器。

在这种设计中，可以有多个透镜收集器分别用于收集要装配到镜筒中的多个透镜。存在具有多个推动杆的对准装置。每个推动杆对应于一个透镜，用于推动所述透镜对齐对应的透镜收集器边缘。

所述推动杆具有两个不同力的弹簧，用于将相对应的透镜推到相应的透镜收集器的一个边缘。

此外，所述透镜收集器可具有用于收集与透镜不同部件的吸引力。例如，空气驱动泵可以用于产生低空气压力以产生吸力以吸引和附接透镜。

为了控制这种装配装置，可以存在运行相应的软件代码控制装置，如控制电路或微型计算机。所述控制装置可以向操作者提供具有不同装配参数的多个参数组。例如，操作装配装置的操作者可以设置用于获得操作者的输入和输出的显示器。操作者可以在操作中选择要插入镜筒的一种类型光学部件，并且控制装置为操作者提供若干选项以从中选择。在操作员选择相应的选项之后，相应的参数被设置，操作者不需要输入操作装配装置的所有参数。这降低了运营复杂性和成本，并提高了用户体验和性能。

不同的参数组具有不同的驱动力和驱动速度，用于驱动镜筒支撑器向上或向下移动。这样的参数可以由操作者通过控制装置提供一个表来进一步改变。例如，操作员可以使用流行的表编辑器(如Excel或Google Tools)编辑相关参数。这样的表格可以直接在控制设备上编辑，也可以通过其他机器进行编辑。该表被发送到控制装置，并且被解码以产生相应的参数以控制透镜收集器和镜筒支撑器。

在一些镜筒中，透镜具有倾斜角表面，并且两个透镜在相应的倾斜角表面处接触。当镜筒支撑器被驱动以装配相对应的透镜时，通过测量多个距离来控制镜筒支撑器。当将相应的透镜装配到镜筒上时，能将多个距离用作不同阶段的装配参数。

综上所述，上述实施例提供了一种有效的装配装置。

根据本发明的另一个实施例，提供了一种用于将镜筒装配到诸如具有相机的行动电话电子设备的支撑器上的装配装置。这种装配装置可以用作生产管道中的机器。在该实施例中，具有透镜的镜筒进一步装配到可以具有OIS(防抖动)的支撑器或简单地进一步为支撑图像感应器的支撑器。

镜筒中的透镜用于通过镜筒将外部图像引导到图像感应器上。然而，当将具有透镜的镜筒装配到支撑器时，也不需要安装图像感应器。该实施例可以用于将镜筒与透镜自动对准支撑器。

装配装置具有将光学图像发射到具有穿越路径的透镜镜筒的透镜照明图。穿越路径与用在图像感应器上收集外部图像的镜筒图像接收路径相对。换句话说，图表被放置在原始图像感应器所在的同一侧。所述照明图表，例如在其上具有一些对准符号的透明幻灯片上，发光的光源通过镜筒向外发射出图表图像。用于收集与光学图像相对应的图像数据，至少一个相机被放置在用于捕获图表图像的位置处。为了更有效地进行处理，可以使用几个具有低分辨率的相机而不是高分辨率相机来收集图表图像的一部分。通过分析捕获的图像，可以检测筒体和支架之间不希望的倾斜角度。这样的问题可以被发回到装配装置的控制装置中，以调节镜筒和支撑器之间的相对装配位置。这样的操作可以执行多次，这意味着在调整相对装配位置之后，能再次激活摄像机以捕获图像数据。然后，控制装置再次调整相对装配位置。最后，当图像数据符合预定标准时，控制装置将固定镜筒和支撑器。

透镜筒和支架可以用紫外线硬化的胶固定。在其他情况下，镜筒可以用相应的螺丝结构或其他机构固定。

如上所述，可以在不同位置定位多个摄像机，以接收对应于光学图像不同部分的图像数据。照明图可以是用光源照亮的透明图表。

附图说明

图1是为说明装配装置的图。

图2A和图2B说明具有两个不同视角的镜筒。

图3说明具有相应导向角的两个透镜。

图4说明装配装置的另一实施例。

具体实施方式

以下配合图式及本发明的较佳实施例，进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段。

请参考图1，图1是为说明装配装置的图。装配装置具有多个透镜收集器102。这些透镜收集器102固定在可以沿X-Y-Z方向移动的X-Y-Z轴机器人臂101上。换句话说，所述透镜收集器102可以移动到预定位置以获得要装配的相应部件。在透镜收集器102的底部设置有吸引部103。气压泵可以用于在吸引部103内产生较低的空气压力，使得吸引部103可吸收相当的部件，如透镜100。

装配装置还具有位于平台105上的筒支撑器104。筒支撑器104可以由诸如伺服电机的定位驱动器驱动，具有可以在高精确度操作中操作相对应的连接杆和/或滚珠。

筒支撑器104用于支撑接收透镜111或其它元件的镜筒11，例如仅通过其中间部分的遮光环限制光。

图2A和图2B说明了具有透镜的镜筒201或称作为相机模块光学部件的镜筒。多个透镜202,203,204彼此堆迭，并且像SOMA那样允许光通过其中间开口的一些额外元件205也可以插入到镜筒201中。

图3说明了具有指向角度3011和3012的两个透镜301,302。在装配期间，透镜301首先以较小的力与底部透镜32接触。如果原来不是这样，指向角度3011和3012会确保两个透镜301和302对准。当进行这种对准时，会施加更大的力来放置顶部透镜301，这种方法将使透镜能进行更好地对准。

根据本发明的实施例，装配装置被设计用于装配光学模块。所述光学模块包括容纳多个透镜的镜筒。为了限制不必要的随机光，可能会在镜筒之间放置像SOMA这样的遮光组件。

装配装置可以包括透镜收集器和镜筒支撑器。

透镜收集器设计用于从托盘板获取透镜以装配到镜筒上。当镜筒需要安装多个筒时，在一个装配装置中可能存在多个透镜收集器。此外，可以通过两个或更多个筒的这种设计一次组合成两套或多套。

透镜收集器将透镜移动到镜筒支撑器上方。然后，镜筒支撑器设计有一个定位驱动器，用于向上移动镜筒，以与由镜片驱动的受控强度和位置契合。

在一些实施例中，当所述镜筒支撑器被控制向上移动以与透镜接合时，存在依次发生的引入阶段和主要装配阶段。在所述引入阶段，通过所述定位驱动器将第一力施加到所述镜筒支撑器。在所述主要装配阶段，通过所述定位驱动器将第二力施加到所述镜筒支撑器。第一力比第二力小。例如，在所述引入阶段，力可以为300g/cm²，而在主要装配阶段，力可以是2000g/cm²～3000g/cm²。

为了提供精确的控制效果，所述定位驱动器可以包括具有相应的驱动机制的伺服电动机，像一系列具有滚珠的连杆，用于驱动镜筒支撑器以一个具有控制的速度和力，向上或向下移动。使用光学测量装置，这种定位驱动器可以在0.01mm的精度水平内进行控制。

在某些情况下，当透镜收集器未完全对准镜筒架时。例如，由透镜收集器支撑的透镜表面不平行于镜筒的表面。在这种情况下，当透镜插入镜筒时，透镜和镜筒之间可能产生倾斜角度。为了使装配上更加可靠，所述镜筒支撑器可以向下移动一定距离，旋转角度，然后再次接合透镜。通过以一定角度改变镜筒体然后在其上施加力，可以更可靠地装配透镜。这种方法可以被采用多于一次。换句话说，镜筒支撑器可以以多个角度旋转，用于与多个角度依序地与筒体接合。为了防止损坏，在更换另一个角度之前，支撑架可能向下移动，以再次与所述透镜契合。

如上所述，可以在镜筒支撑器上设置测量装置，以测量镜筒支撑器的移动距离。当多个透镜和其他部件一个接一个地堆叠成一个筒体时，每个操作可对应于测量的距离。通过计算多个测量距离，可以获得透镜的相对距离。这样的结果可以反馈到镜筒支撑器的控制。换句话说，例如：通过给予附加力按压于镜筒或透镜上。如果有可能的话，存在任何不希望产生的错误都可以被调整。

在其他情况下，透镜收集器可以具有相对于镜筒支撑器调节相对角度的调节装置。例如，可以应用于调整透镜收集器角度的几个调节螺钉。操作员可以调整这些调节螺钉，以确保透镜收集器能更好地对准镜筒支撑器。

在一些情况下，可以首先使用准直器与镜筒支撑器对准，然后对准的准直器进一步用于调整透镜收集器的调节装置，用于对准透镜收集器和镜筒支撑器之间的相对角度。这种准直器具有发光源以在准直器内发射可移动的光线，然更进一步地移动到相对应的光学部件。例如，一面镜子，在被引导到感应器之前，如果准直器完全平行于与光学部件放置的镜架，则感应器接收透射光。否则，准直器会被调节至一个角度，直到准直器与镜筒支撑器对准。在准直器与镜筒支撑器对准之后，会调整透镜收集器以与准直器对准，间接地确保透镜收集器与镜筒支撑器对准。

此外，为了确保透镜的中心与镜筒对准，并且还可以将其他透镜插入镜筒中，可能有一个或一个以上的推杆。每个推动杆可以由弹簧推动的两个收集部件制成。两个收集部件夹住一个透镜，并且具有不同力以使它们的弹簧以不同的力推动透镜。而这将会使透镜与透镜收集器末端的边缘对齐。当所有透镜与对应的透镜收集器的边缘对准时，这些透镜也彼此对准，因此可以在这种条件下调节镜筒支撑器。

在这种设计中，可以有多个透镜收集器分别用于收集要装配到镜筒中的多个透镜。存在具有多个推动杆的对准装置。每个推动杆对应于一个透镜，用于推动所述透镜对齐对应的透镜收集器边缘。

所述推动杆具有两个不同力的弹簧，用于将相对应的透镜推到相应的透镜收集器的一个边缘。

此外，所述透镜收集器可具有用于收集与透镜不同部件的吸引力。例如，空气驱动泵可以用于产生低空气压力以产生吸力以吸引和附接透镜。

为了控制这种装配装置，可以存在运行相应的软件代码控制装置，如控制电路或微型计算机。所述控制装置可以向操作者提供具有不同装配参数的多个参数组。例如，操作装配装置的操作者可以设置用于获得操作者的输入和输出的显示器。操作者可以在操作中选择要插入镜筒的一种类型光学部件，并且控制装置为操作者提供若干选项以从中选择。在操作员选择相应的选项之后，相应的参数被设置，操作者不需要输入操作装配装置的所有参数。这降低了运营复杂性和成本，并提高了用户体验和性能。

不同的参数组具有不同的驱动力和驱动速度，用于驱动镜筒支撑器向上或向下移动。这样的参数可以由操作者通过控制装置提供一个表来进一步改变。例如，操作员可以使用流行的表编辑器(如Excel或Google Tools)编辑相关参数。这样的表格可以直接在控制设备上编辑，也可以通过其他机器进行编辑。该表被发送到控制装置，并且被解码以产生相应的参数以控制透镜收集器和镜筒支撑器。

在一些镜筒中，透镜具有倾斜角表面，并且两个透镜在相应的倾斜角表面处接触。当镜筒支撑器被驱动以装配相对应的透镜时，通过测量多个距离来控制镜筒支撑器。当将相应的透镜装配到镜筒上时，能将多个距离用作不同阶段的装配参数。

综上所述，上述实施例提供了一种有效的装配装置。

请参考图4，说明了另一个实施例。

根据本发明的另一个实施例，提供了一种用于将透镜镜筒42装配到诸如具有相机的行动电话之类的电子设备支撑器41上的装配装置。可以在镜筒42中堆叠多个透镜421,422。这种装配装置可以用作生产流水线中的机器。在该实施例中，透镜镜筒42或其中具有透镜的镜筒进一步装配到可以具有OIS(防抖动)的支撑器41或简单地进一步支撑图像感应器的支撑器41。

所述镜筒中的透镜421,422用于通过镜筒将外部图像引导到图像感应器上。然而，当将具有透镜的镜筒装配到支撑器时，也不需要安装图像感应器。该实施例可以用于将镜筒与透镜自动对准支撑器。

所述装配装置具有将光学图像发射到具有穿越路径的透镜镜筒的透镜照明图45。穿越路径与用在图像感应器上收集外部图像的镜筒42图像接收路径相对。换句话说，图表45被放置在原始图像感应器所在的同一侧。所述照明图表45，例如在其上具有一些对准符号的透明幻灯片上，发光的光源451通过镜筒向外发射出图表图像。用于收集与光学图像相对应的图像数据，至少一个相机401,402,403,404被放置在用于捕获图表图像的位置处。为了更有效地进行处理，可以使用几个具有低分辨率的相机401,402,403,404，而不是高分辨率相机来收集图表图像的一部分。通过分析捕获的图像，可以检测筒体和支架之间不希望的倾斜角度。这样的问题可以被发回到装配装置的控制装置中，以调节镜筒和支撑器之间的相对装配位置。这样的操作可以执行多次，这意味着在调整相对装配位置之后，能再次激活摄像机以捕获图像数据。然后，控制装置再次调整相对装配位置。最后，当图像数据符合预定标准时，控制装置将固定镜筒和支撑器。

透镜筒和支架可以用紫外线硬化的胶431,432固定。在其他情况下，镜筒可以用相应的螺丝结构或其他机构固定。

如上所述，可以在不同位置定位多个摄像机，以接收对应于光学图像不同部分的图像数据。照明图可以是用光源照亮的透明图表。

其它相关的变化是可以被采用的，但是如使用相同的发明精神，也应被权利要求所限定的本发明所覆盖。

以上所述仅是本发明的优选实施例而已，并非对本发明做任何形式上的限制，虽然本发明已以优选实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案的范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (18)

1.一种用于将镜筒装配到电子设备支撑器上的装配装置，包括：

一用于将光学图像发射到具有穿越路径的透镜照明图，所述穿透路径与用于在图像感应器上收集外部图像的镜筒图像接收路径相对；

至少一台相机，用于收集对应于所述光学图像的图像数据；以及

一控制装置，用于分析图像数据并调整透镜镜筒和支撑器之间的相对装配位置，用于控制相机在调整相对装配位置之后捕获图像数据，用于再次调整相对装配位置并固定镜筒和支撑器，当图像数据与预定标准匹配。

2.根据权利要求1所述的装配装置，其中所述透镜镜筒和支撑器用用紫外线硬化的胶固定。

3.根据权利要求1所述的装配装置，其中存在位于不同位置的多个摄像机，用于接收对应于光学图像不同部分的图像数据。

4.根据权利要求1所述的装配装置，其所述照明图表具有用光源照亮的透明图表。

5.根据权利要求1所述的装配装置，更包括：

一个透镜收集器，用于将一个透镜从托盘板上装配到筒体上；以及

一具有定位驱动器的筒支撑器，用于在透镜收集器将透镜移动到镜筒支撑器上方之后，向上移动镜筒以与透镜接合，具有受控制的强度和位置，定位驱动器被控制以使镜筒支撑器向上和向下移动，并且以受控制的角度旋转镜架。

6.根据权利要求5所述的装配装置，其中当筒支撑器被控制向上移动以与透镜接合时，依次发生引入阶段和主要装配阶段，在引入阶段中，第一力通过定位驱动器施加到筒支撑器上，在主要装配阶段中，第二力通过定位驱动器施加到筒支撑器上，第一力小于第二力。

7.根据权利要求5所述的装配装置，其中所述定位驱动器包括伺服电动机，所述伺服电动机具有相对应的驱动机制，用于驱动所述筒支撑器，以受控的速度和力向上或向下移动。

8.根据权利要求5所述的装配装置，其中所述筒支撑器以多个角度旋转，顺序地以所述多个角度与所述筒体接合。

9.根据权利要求8所述的装配装置，其中筒支撑器在改变另一角度之前向下移动以再次与透镜接合。

10.根据权利要求5所述的装配装置，更包括测量装置，用于当将多个对应的透镜组合到所述镜筒中时，测量多个距离值，所述距离值对应于所述多个透镜之间的相对距离。

11.根据权利要求5所述的装配装置，其中所述透镜收集器具有用于调节相对于所述镜筒支撑器相对角度的调节装置。

12.根据权利要求5所述的装配装置，其中首先使用准直器与筒支撑器对准，然后对准的准直器用于调整透镜收集器的调节装置，用于对准透镜收集器和镜筒支撑器之间的相对角度。

13.根据权利要求5所述的装配装置，其中存在多个用于分别收集要装配到镜筒中的多个透镜的透镜收集器，并且存在具有多个推动杆的对准装置，每个推动杆对应于一个用于推动透镜对准的透镜，与一个对应透镜收集器的边缘。

14.根据权利要求13所述的装配装置，其中推动对具有两个不同力的弹簧，用于将相对应的透镜推到相对应透镜收集器的一个边缘。

15.根据权利要求5所述的装配装置，其中透镜收集器具有用于收集与透镜不同部件的吸引力。

16.根据权利要求5所述的装配装置，更包括控制装置，其中所述控制装置向操作者提供具有不同装配参数的多个参数组，并且不同的参数组具有不同的驱动力和用于驱动所述支撑器向上或向下移动的驱动速度。

17.根据权利要求16所述的装配装置，其中所述控制装置向操作者提供接口，用于操作者选择参数组并调整参数集的细节以控制装配装置。

18.根据权利要求5所述的装配装置，其中所述透镜具有倾斜角度表面，并且两个透镜在相对应的倾斜角表面处接触，当所述滚筒支撑器被驱动以装配相对应的透镜时，通过测量多个距离来控制所述滚筒支撑器，并且所述多个距离用作装配参数，在将相应的透镜装配到处于不同的阶段的镜筒。